31.Мультипликативный частотный детектор
Мультипликативный частотный детектор (рисунок 5.38) состоит из фазосдвигающей цепи и фазового детектора. Фазосдвигающая цепь представляет собой делитель напряжения из конденсатора C и параллельного колебательного контура, настроенного на частоту . Фазовый детектор выполнен на основе аналогового перемножителя напряжений с фильтром нижних частот на выходе.
Рисунок 5.38 – Функциональная схема мультипликативного частотного детектора
Пусть на входах перемножителя действуют напряжения
.
Тогда на его выходе получим
.
В последнем соотношении первое слагаемое представляет собой полезный продукт детектирования, а второе – побочный. Для устранения побочного продукта детектирования используется ФНЧ.
На выходе ФНЧ получим
.
(5.2)
Выясним
зависимость фазового сдвига
от частоты входного сигнала с помощью
векторных диаграмм. При построении
диаграмм примем, что входные токи
перемножителя на порядок меньше тока
через конденсатор С и контур.
Случай
1. Частота сигнала равна резонансной
частоте контура
.
Начнем
построение диаграммы (рисунок 5.39) с
вектора выходного напряжения
.
На частоте, равной резонансной частоте
контура, сопротивление контура носит
резистивный характер , поэтому вектор
тока
совпадает по направлению с вектором
напряжения
.
Ток
создает падение напряжения
на емкости С.
Вектор
отстает от вектора тока
на 90 градусов. Вектор напряжения
находится
как геометрическая сумма векторов
и
по правилу параллелограмма.
Рисунок 5.39 – Векторная диаграмма напряжений и тока мультипликативного
частотного детектора при
Сопротивление
контура и емкость конденсатора выбираются
так, чтобы
.
Из векторной диаграммы видно, что
.
Значит, согласно (5.2) напряжение на
выходе детектора положительно.
Случай
2. Частота сигнала больше резонансной
частоты контура
.
Векторная диаграмма для этого случая приведена на рисунке 5.40.
Рисунок 5.40 - Векторная диаграмма напряжений и тока мультипликативного
частотного детектора при
Так
как на частоте выше резонансной
сопротивление параллельного контура
носит емкостный характер, вектор тока
опережает
вектор напряжения
.
Вектор напряжения
на
емкости C отстает от тока на 90 градусов.
Геометрическая сумма векторов
и
дает вектор входного напряжения
.
Из рисунка видно, что
.
Поэтому напряжение на выходе детектора
положительно и больше напряжения при
.
Случай
3. Частота сигнала меньше резонансной
частоты контура
.
Векторная
диаграмма для этого случая приведена
на рисунке 6.38. Так как на частоте ниже
резонансной сопротивление параллельного
контура носит индуктивный характер,
вектор тока
отстает
от вектора напряжения
.
Вектор напряжения
на
емкости C отстает от тока на 90 градусов.
Геометрическая сумма векторов
и
дает вектор входного напряжения
.
Из рисунка видно, что
.
Поэтому напряжение на выходе детектора
отрицательно.
Рисунок 5.41 - Векторная диаграмма напряжений и тока мультипликативного
частотного детектора при
Детекторная характеристика мультипликативного частотного детектора приведена на рисунке 5.42.
Рисунок 5.42 – Детекторная характеристика мультипликативного частотного
детектора
Особенностью детекторной характеристики является то, что резонансная частота параллельного колебательного контура больше средней частоты ЧМ сигнала (точка перехода через нуль). Приближение выходного напряжения детектора к нулю за пределами раствора характеристики объясняется спадом АЧХ контура при больших расстройках.